LED Starlight: 3 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Questo è un oggetto ornamentale, anche se in qualche modo stagionale, a forma di stella.

Tuttavia, volevo qualcosa di diverso dalla solita costruzione bidimensionale.

Di conseguenza, ho creato una versione tridimensionale utilizzando tre PCB.

Uno per la base e due tavole sagomate che, bloccate insieme, formano la stella 3D.

Queste schede sono preformate come parte della produzione, sebbene sia necessaria una lima ad ago rettangolare per regolare la larghezza della fessura per un adattamento ottimale.

I collegamenti alle schede interbloccate che formano la stella sono realizzati da piazzole che si allineano con la scheda di controllo e le altre due schede che compongono la stella.

Questi sono collegati da giunti di saldatura che collegano i 2 pad formando un angolo retto.

Ho rifiutato una presa di altra disposizione simile per semplicità poiché la connessione doveva essere permanente.

Le schede a due stelle hanno LED su entrambi i lati e sono quindi visibili da più angolazioni.

Ci sono 3 LED (Rosso, Verde e Ambra), su ciascun lato dei 4 bracci per un totale di 24 LED

Per non sminuire la forma complessiva dell'articolo finito e consentire la visibilità della serigrafia di una forma cubica, i LED sono versioni da superficie.

Il design della forma cubica è stato creato direttamente sul PCB durante la fase di progettazione e non importato da un'altra applicazione.

Il modello LED può essere modificato regolando l'interruttore esagonale.

Inoltre, la velocità di lampeggio può essere modificata regolando il potenziometro che cambia la frequenza dell'oscillatore.

La stella è alimentata da un 3V CR2032 che si trova sotto la parte inferiore della scheda di controllo, questa è situata al centro della scheda ed essendo piatta consente alla stella di essere libera su una superficie piana.

L'alimentazione può essere fornita anche esternamente da una batteria più grande (es. 9V PP3), tramite i terminali a vite o un cavo USB modificato.

Ciò si ottiene posizionando opportunamente un collegamento su un'intestazione che seleziona la fonte di alimentazione.

I fori sono nella parte superiore di ciascun braccio per consentire di appendere la stella, se necessario.

Il PCB a doppia faccia è stato progettato utilizzando EagleCAD e prodotto presso OSH Park.

Forniture

Qtà DISPOSITIVO

1 CLIP BATTERIA-20MM

3 0.1uF C-EUC1812K

1 1uF C-EUC1812K

1 10uF C-EUC1812K

6 1N4148 SMA-DO214AC

1 1N4004 DO41-10

3 CD4013D SO14

1 CD4070D SO14

2 CD4069D SO14

1 NA555D S08

12 LED PUNTI (3 x rossi, 3 x verdi, 3 x ambra)

12 220R R-EU_R1206

14 10K R-EU_R1206

2 2K2R R-EU_R1206

1 0R R-EU_R1206

1 500KR-TRIM 3314G

1 SWS001 SPST momentaneo

1 INTERRUTTORE BCD

2 terminali a vite MPT2 da 2,54 mm

4 MPT3 Terminale a vite da 2,54 mm

Passaggio 1: descrizione del circuito

La maggior parte dei componenti sono SMD, ad eccezione dell'interruttore di selezione del modello, del resistore di controllo della frequenza del timer, del connettore di alimentazione esterno, del ponticello di selezione dell'alimentazione e del diodo di protezione della polarità dell'alimentazione.

Il circuito comprende un oscillatore costituito da un Timer 555 (8 pin SOIC), la cui frequenza può essere variata da pochi hertz a qualche centinaio di hertz. Da ~1,25Hz a 220Hz sebbene i valori effettivi possano variare in base alle tolleranze dei componenti, ma non sono critici.

L'uscita del timer viene utilizzata per il clock di 3 flip flop doppi di tipo D (CD4013, SOIC a 14 pin), questi sono configurati come un registro di spostamento del feedback lineare (LFSR), utilizzando un EXOR (CD4070), per fornire feedback.

CD4070 tabella di verità. (Vedi immagine).

LH = transizione da basso ad alto, HL = transizione da alto a basso, X = non importa, NC = nessun cambiamento.

Le uscite Q di ciascun registro sono alimentate agli ingressi D di ogni stadio successivo.

I primi 4 registri hanno gli ingressi R collegati all'interruttore HEX che consente loro di essere precaricati con un pattern per preinizializzare la sequenza di avvio.

Gli ingressi S di tutti i registri sono collegati tra loro per consentire il reset dei registri, tramite il pulsante di reset.

I registri rimanenti consentono un'ulteriore casualità utilizzando collegamenti per collegare le uscite Q o /Q allo stadio successivo. I collegamenti di default collegano l'uscita del quinto registro Q all'ingresso del sesto registro D e l'uscita del sesto registro /Q a uno degli ingressi EXOR, completando l'anello di retroazione.

Entrambe le uscite dei registri sono collegate ciascuna a un inverter (CD4069, SOIC a 14 pin), con 2 LED collegati a ciascuna delle 12 uscite.

Il consumo di energia dipende dalla tensione di alimentazione e dal modello specifico.

Tuttavia, sono elencate le linee guida del consumo di corrente per le seguenti tensioni.

3V = 3mA, la capacità CR2032 può essere compresa tra 210-240mAH, il che significa che la batteria durerà ~70-80 ore.

5V = 11mA

9V = 38mA

Passaggio 2: assemblaggio

Ogni scheda è assemblata separatamente.

A partire dalla scheda di controllo che monta tutti i componenti SMD sulla parte anteriore fino alla clip della batteria sul retro.

Successivamente vengono montati i componenti a foro passante.

Le schede che formano la stella contengono solo LED e resistori, si consiglia di controllare l'orientamento dei componenti polarizzati per evitare rilavorazioni o danni.

Le schede a stella hanno pad di saldatura per il collegamento alla scheda di controllo su entrambe le estremità, il che significa che possono essere montate in entrambe le direzioni purché siano orientate correttamente allo slot centrale che si estende a metà della scheda. Permette l'incastro delle due schede prima del fissaggio alla scheda di controllo.

Passaggio 3: risoluzione dei problemi

I problemi possono verificarsi e se lo fanno come possono essere affrontati.

La prima cosa da fare è cercare l'ovvio.

IC nella posizione sbagliata, orientamento errato o pin non saldati o saldati male, inserimento della presa scadente o pin piegato.

Componente in posizione errata, valore errato, orientamento errato o saldatura scadente.

Saldatura a ponte, tensione di alimentazione sui terminali sbagliati, cavi di alimentazione scambiati, tensione errata.

Anche il PCB potrebbe avere una traccia aperta o in cortocircuito.

Non dire a te stesso che non può essere un problema particolare senza verificarlo